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同步电机

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  • 发布时间:2013/9/17 11:15:46
  • 作者:银河电气

一、概述

  同步电机,和感应电机一样是一种常用的交流电机。特点是:稳态运行时,转子的转速和电网频率之间有不变的关系n=ns=60f/p,ns称为同步转速。若电网的频率不变,则稳态时同步电机的转速恒为常数而与负载的大小无关。同步电机分为同步发电机和同步电动机。现代发电厂中的交流机以同步电机为主工作原理。

二、结构

  同步电机的磁极一般由直流电流励磁。在小型电机中也有采用永久磁铁励磁的,称为永磁同步电动机。同步电机的磁极通常装在转子上,而电枢绕组放在定子上。因为电枢绕组往往是高电压、大电流的绕组,装在定子上便于直接向外引出;而励磁绕组的电流较小,放在转子上可以通过装在转轴上的集电环和电刷引入,比较方便。图1所示为同步电机定子和转子的典型结构。在某些特殊的小型同步电机中也有相反的情况:把磁极放在定子上,而电枢绕组放在转子上。例如同步电极的交流励磁机,其电枢绕组放在转子上,电流经过装在转子轴上的旋转整流器整流后,直接为同步电机转子上的励磁线圈提供直流励磁电流,构成无刷系统。同步电机的电枢绕组一般做成三相,单相的比较少。因为单相电机材料利用率差,体积比三相电机大,而且电机的转矩有脉动分量,容易产生振动和噪声。

同步电机结构

图1.同步电机内部结构图

三、特点

  同步电机的重要优点在于通过调节电机的励磁电流,可以调节电枢电流的相位,改变电机的功率因数。电机在有功功率不变的情况下,改变同步电机的励磁电流(即改变内电动势E0)时,电机的电压、电流相量图和电枢电流随励磁电流而变化的V形曲线。

  V形曲线表明,在一定的有功功率下,电机的电枢电流有一个最低点。此点相当于功率因数为1.0,它对应的励磁电流称为正常励磁电流。在励磁电流大于正常励磁电流时,发电机将向电网输出滞后于端电压的电流;电动机则将自电网吸收超前于端电压的电流。而当励磁电流小于正常励磁电流时,发电机将向电网输出超前电流;而电动机将自电网吸收滞后电流。所以通过调节同步电机的励磁电流,可以随意调节其输入(出)电流的相位和功率因数,以满足电网的要求。现代,不管是火电厂、水电站,还是核电站 都几乎全部选用同步发电机。

四、应用

  由于同步电机只能在同步转速下运行,所以同步电机作电动机运行时不能自起动。为此,同步电动机必须设置专门的异步起动绕组。与异步电动机相比,同步电动机的结构比较复杂,价格较贵,但是同步电动机具有较高的功率因数。所以,不要求调速的大功率机组常用同步电动机传动,如轧钢机、鼓风机、透平压缩机以及大型船舶推进器等。

  同步电机可作调相机运行。同步调相机实质上就是一台轴上不带机械负荷的同步电动机。通过调节同步电机的励磁电流,可控制它从电网吸收的无功电流的相位,从而达到调节电网的功率因数和维持电网的电压水平的目的。

 

  作者:量值溯源

  湖南银河电气有限公司(http://www.vfe.cc)


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